稳定性同位素标记试剂的研发及应用展望

稳定同位素标记试剂属于科研用试剂,已广泛应用于农业、食品安全、生命科学、环境、临床医学、药学等领域。这一类试剂的主要合成方法有化学合成法、生物合成法、同位素交换法。稳定同位素标记试剂作为示踪剂在国内的农学、生态学、土壤学、地质学、林学及水文学等科研领域应用较为广泛,并已取得了显著的经济效益。从农业、食品安全控制、生命科学、环境科学、医学及药物学等方面阐述近年来稳定同位素标记试剂的研发及应用展望。

稳定性同位素氘标记特罗类试剂的合成及其在分析检测中的应用进展

特罗类试剂(β-受体激动剂)是动物饲养过程中禁止使用的添加剂。概述了特罗类试剂的检测现状和稳定性同位素氘标记特罗类试剂的合成,重点阐述了稳定性同位素氘标记特罗类试剂在分析检测中的应用情况。国产化稳定性同位素标记试剂越来越多地进入市场,有助于我国食品安全体系的建设,将为人体健康保驾护航。

稳定性同位素^(13)C标记小麦植株δ^(13)C值的检测方法研究

为准确检测稳定性同位素13C标记的小麦植株δ13C值,对元素分析仪-同位素比质谱仪联用技术(EA-IRMS)测定13C标记的小麦植株各器官中δ13C值进行了研究。结果表明,该方法对蔗糖标准物质(IAEA-CH-6)、小麦粉标准物质(OAS/Isotope)和13C标记小麦植株样品测定结果的精度良好,稳定性碳同位素的标准偏差小于0.11‰。对仪器的稳定性进行了测试,标准偏差为0.02‰;同位素信号在1e-9至1e-8A范围内,总体线性为0.003‰·n A-1。测得样品δ13C值的范围为-25.25%~23.32%。试验结果为研究光合产物在小麦植株体内的运转分配提供了可靠的技术支撑。

稳定性同位素氘标记对羟基苯甲酸正丁酯的合成与表征

以对羟基苯甲酸-环-D4为同位素原料,酸性条件下与正丁醇反应得到对羟基苯甲酸正丁酯-环-D4。考察了酸性催化剂种类对产物同位素丰度的影响,筛选出最佳酸性催化剂对甲苯磺酸。通过单因素实验得到优化后的工艺参数,n(正丁醇)∶n(对羟基苯甲酸-环-D_4)=5∶1,m(对甲苯磺酸)∶m(对羟基苯甲酸-环-D_4)=0.05∶1,反应温度为95℃,反应时间为4.5 h。产物经GC-MS、~1HNMR和FT-IR进行分析,化学纯度>99.0%,同位素丰度>97 atom%D。

稳定同位素^(15)N标记2-甲基-5-硝基咪唑的合成与表征

以15NH3和H15NO3作为同位素原料,经两步反应得到目标产物15N标记2-甲基-5-硝基咪唑。收率以15NH3计,为58%,经液相色谱(HPLC)、质谱(MS)、气体同位素质谱计(MAT-271)等对其纯度和丰度进行表征,纯度>99.5%,丰度>99%,可作为制备15N标记硝基咪唑类药物内标检测试剂的合成前体。

稳定同位素标记碱性嫩黄O-D_(12)的合成研究

以CD3OD为稳定同位素标记原料,经甲基化、缩合、亚氨化等步骤合成标题化合物。以消耗的CD3OD计算收率为44.5%。目标产物经质谱(MS)、核磁(1HNMR)和高效液相色谱(HPLC)等仪器表征确认,化学纯度>98.0%,同位素丰度>99.0%(atom D),可作为食品安全领域检测用同位素内标试剂。

稳定同位素D标记甜蜜素的合成

为了快速准确地检测甜蜜素的含量,采用稳定同位素内标试剂与同位素稀释质谱法结合的检测技术,可以在保证高灵敏度的同时,又具有抗干扰能力强、快捷高效等优点。其中,稳定同位素标记甜蜜素作为内标试剂,是该方法的关键。本文以重水(D2O)和环己酮为起始原料,经过碱催化的氢-氘同位素交换、还原胺化、磺酰化等关键反应步骤,得到四氘代环己基氨基磺酸钠。该产物经核磁共振(1H NMR)和质谱(MS)表征确认,氘同位素丰度大于99%。该合成方法简单成熟,原料廉价易得,副反应少,产物同位素丰度高,适合作为内标试剂用于甜蜜素的定性定量分析。

稳定同位素标记丹磺酰氯-D_(6)的合成方法研究

旨在报道一种原料易得、毒性小、产率高的丹磺酰氯-D_(6)(Dansyl chloride-D_(6),Dns Cl-D_(6))的化学合成方法。以碘甲烷-D_(6)为同位素标记原料,5-氨基-1-萘磺酸、三氯氧磷和五氯化磷为反应原料,经两步取代反应制备得到丹磺酰氯-D_(6)。以投入的碘甲烷-D_(6)的物质的量计算,丹磺酰氯-D_(6)总产率为82%,经高分辨质谱测定丹磺酰氯-D_(6)的同位素丰度为98.6atom%D。该方法可以为稳定同位素标记衍生化试剂的合成提供参考。

稳定同位素标记苯丙氨酸-D_(5)的合成研究

解决了新生儿苯丙酮尿症筛查所需关键内标试剂紧缺的现状,对稳定同位素标记苯丙氨酸的合成工艺进行研究。苯丙氨酸-D_(5)的合成是以苯甲醛-D_(5)为起始原料,经过还原、溴化得到溴化苄-D_(5),接着与二苯基亚甲基氨基乙腈反应制备得到苯丙氨酸-D_(5)中间体,再经酸性条件下水解得到苯丙氨酸-D_(5)。以投入的苯甲醛-D_(5)的物质的量计算,苯丙氨酸-D_(5)总产率为67.1%。所合成的苯丙氨酸-D_(5)产物经核磁共振波谱、高效液相色谱和质谱等表征确认,化学纯度99.0%,同位素丰度99.5 atom%D,可作为同位素内标用于新生儿苯丙酮尿症筛查。

稳定同位素氘标记盐酸曲托喹酚的制备

以2-(3,4,5-三甲氧基苯基)乙酸为起始原料,经过脱甲基、酰胺化、甲基化、比希勒-纳皮拉尔斯基(Bischler-Napieralski)环化反应、还原、脱保护基等关键反应步骤,得到稳定同位素氘标记的盐酸曲托喹酚。该合成方法原料廉价易得、简单成熟,目标产物氘同位素丰度较高。该产物经核磁共振氢谱(^(1)HNMR)和高分辨质谱(HR-MS)表征确认,氘同位素丰度为99.9 atom%D,适合作为同位素标记质谱内标试剂用于曲托喹酚的定性定量分析。

稳定同位素标记甲基毒死蜱-D6的合成研究

甲基毒死蜱是农业生产上常用的有机磷农药之一,在农药残留检测中引起广泛关注。本文以三氯硫磷为起始原料和价廉易得的甲醇-D4作为稳定同位素标记源,经过两步亲核取代反应合成重要的同位素标记中间体O,O-二甲基硫代磷酰氯-D6。在两相反应体系中,利用相转移催化剂催化同位素标记中间体:O,O-二甲基硫代磷酰氯-D6与3,5,6-三氯吡啶-2-醇合成稳定同位素标记甲基毒死蜱-D6,可作为农药残留检测用的内标试剂。优化反应原料摩尔比、溶剂等实验条件。该合成路线安全可靠,操作简单,对设备无特殊要求,适合实验室规模合成。产品经1H NMR、GC、GC-MS结构表征确定为甲基毒死蜱-D6。以消耗的甲醇-D4计算,甲基毒死蜱-D6的总收率为44.2%,纯度为98.3%,丰度99.0atom%D。

稳定同位素氘标记的去甲乌药碱的合成与表征

为了快速准确地检测去甲乌药碱的含量,采用稳定同位素内标试剂与同位素稀释质谱法相结合的检测技术,以2-(3,4-二甲氧基苯)乙腈为起始原料,经过碱催化氢-氘同位素交换、还原、皮克特-施彭格勒(Pictet-Spengler)环化反应、脱保护基等关键反应步骤,得到稳定同位素氘标记的去甲乌药碱。该合成方法简单成熟,原料廉价易得,副反应少。该产物经核磁共振(^(1)H NMR)和高分辨质谱(HRMS)表征确认,氘同位素丰度大于96%,适合作为质谱内标试剂用于去甲乌药碱的定性定量分析。

稳定同位素标记双酚F-D8的合成研究

以苯酚-D6为稳定同位素标记原料,在氘代磷酸的酸性催化作用下与多聚甲醛发生缩合反应,制备稳定同位素标记的双酚F-D8。通过对反应条件的优化,得到稳定的较优合成工艺路线,以消耗的苯酚-D6计算,双酚F-D8的产率为26.2%。通过核磁共振波谱仪、高效液相色谱仪和液质联用色谱仪等仪器对目标化合物的结构进行分析表征,确定为双酚F-D8,化学纯度为98.1%,同位素丰度为98.3 atom%D。目标产物稳定同位素标记的双酚F-D8可以作为内标试剂应用于食品接触材料安全检测和环境监测等领域。

稳定同位素标记溴氰菊酯-d_(5)的合成

氘标记合成标题化合物是从苯酚-d_(6)出发,以甲苯为溶剂,碱选用氘氧化钠,进行脱水反应得到苯酚钠-d_(5),氘代苯酚钠再与间溴苯甲醛进行乌尔曼缩合得到间苯氧基苯甲醛-d_(5),催化剂选用氯化亚铜,最后通过氰化钠重水溶液构成无机相的相转移催化酯化反应,由间苯氧基苯甲醛-d_(5)与溴氰菊酰氯反应得到标题化合物,以初始原料的物质的量计算产率为25.54%。所得终产品经NMR确认结构,HPLC外标法检测纯度>98%,MS检测丰度>98 atom%D。标题化合物作为内标试剂可以用于溴氰菊酯残留量的稳定同位素稀释质谱法(IDMS)检测。

稳定同位素氘标记左氧氟沙星-D_(3)的合成

为了提高稳定同位素利用率,建立简便、成本低廉的合成方法,本研究以哌嗪为起始原料,和氯甲酸苄酯(CBZ-Cl)反应得到CBZ-哌嗪,然后与碘甲烷-D_(3)反应得到CBZ-哌嗪-CD_(3),之后脱去CBZ保护得到甲基哌嗪-D_(3),最后和左氧氟沙星羧酸反应得到左氧氟沙星-D_(3)。以投入的碘甲烷-D_(3)物质的量计算,左氧氟沙星-D_(3)产率为37.0%。所合成的左氧氟沙星-D_(3)产品经核磁共振波谱、高效液相色谱和质谱等表征确认,化学纯度为98.5%,同位素丰度为99.5atom%D,以上结果表明,合成的左氧氟沙星-D_(3)可作为同位素内标用于动物源食品中左氧氟沙星残留的定量检测。

稳定同位素标记化合物二氢吡啶-^13C4的合成与表征

目的建立稳定性同位素标记的化合物二氢吡啶-^13C4(二乙基-1,4-二氢-2,6-二甲基-3,5-吡啶二羧酸酯-^13C4)的合成方法。方法以同位素标记的乙酰乙酸乙酯-1,3-^13C2为原料,经Hantzsch反应合成得到稳定性同位素标记的化合物二氢吡啶-^13C4(二乙基-1,4-二氢-2,6-二甲基-3,5-吡啶二羧酸酯-^13C4),并对其结构经1HNMR、^13CNMR和MS(ESI)进行表征。结果所合成的目标产品,化学纯度大于99.0%, ^13C丰度为99.4%(atom ^13C)。结论该化合物可作为食品安全领域检测用同位素内标试剂,具有重要的应用价值。

稳定同位素标记-双母离子扫描-质谱技术用于巯基化合物分析

稳定同位素标记-液相色谱-质谱联用技术被广泛应用于代谢组学研究中，它克服了部分化合物内标获取困难的问题，可以实现对非目标性代谢物的定性和定量分析 武汉大学化学与分子科学学院冯钰铸和袁必锋等将稳定同位素标记与母离子扫描方法结合，建立了一种稳定同位素标记-双母离子扫描-质谱分析（IL—LC—DPIS—MS）的方法用于非目标巯基类化合物分析。该工作合成了衍生化试剂，

应用气-质联机和同位素双标记技术对土壤微生物吸收有机氮的研究

土壤微生物对小分子有机氮的直接吸收和利用是目前微生物氮素营养研究的新方向。本研究通过气相色谱-质谱(GC-MS)对双标记氨基酸(^(13)C,^(15)N)的测定技术探讨土壤微生物对有机氮分子的直接吸收和利用。结果表明:加入土壤中的甘氨酸被微生物迅速利用,半衰期为2.9h。培养4h后在微生物体内检测到最大量的双标记甘氨酸(相当于甘氨酸加入量的10%),说明甘氨酸可以被微生物以完整分子形式所吸收。通过此手段也可检测到土壤溶液和微生物体内的单标记a-酮酸(双标记甘氨酸分解后的产物),但含量极少,说明加入的甘氨酸主要向微生物提供C源供其生命活动。本研究证明专性化合物同位素双标记手段结合氯仿熏蒸技术是检测微生物吸收小分子有机氮的有效手段。

2017第四届全国稳定同位素制备与应用技术交流会

主办单位：中国核学会同位素分会国家同位素工程技术研究中心上海稳定性同位素工程技术中心大会背景：同位素技术的进步在国民经济的发展中发挥着越来越重要的作用。随着科学技术水平的提高,科学工作者对同位素的研究和应用已取得了令人瞩目的成就。迄今为止,同位素技术已经广泛应用在工业、医学、农业及地质考古等领域。

2015全国同位素制备及应用技术交流研讨会在青岛召开

随着科技水平不断提高,同位素技术已广泛应用于工业、医学、农业及地质考古等领域,在国民经济发展中发挥着日益重要的作用。为了总结近两年同位素制备和应用方面的新进展,中国核学会同位素分会、国家同位素工程技术研究中心、上海稳定性同位素工程技术中心在青岛联合主办＂2015全国同位素制备及应用交流研讨会＂,旨在通过开展同位素技术交流，了解国内外同位素研究领域的最新进展及发展趋势，促进我国同位素技术进步和科研成果的转化，并通过加快推进同位素行业产、学、研一体化，带动整个行业的创新和可持续发展。